汽車文化 課件 項(xiàng)目五 未來(lái)汽車文化

項(xiàng)目五

未來(lái)汽車文化Newenergyvehicle任務(wù)1汽車智能化知識(shí)目標(biāo)1.了解新能源汽車、智能汽車以及輕量化技術(shù)的誕生及發(fā)展；2.掌握汽車新技術(shù)中的基本分類及基本原理。能力目標(biāo)1.能識(shí)讀新能源汽車種類；2.能對(duì)常見(jiàn)新能源汽車原理進(jìn)行講解；3.能闡述智能汽車中常見(jiàn)智能化功能。素養(yǎng)目標(biāo)1.了解國(guó)產(chǎn)汽車的發(fā)展歷史；2.培養(yǎng)學(xué)生的理解判斷能力。任務(wù)1汽車智能化1.智能汽車的概念根據(jù)GB/T36415-2018《汽車行業(yè)信息化實(shí)施規(guī)范》的定義，汽車智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)是指通過(guò)搭載先進(jìn)的車載傳感器、控制器、執(zhí)行器等裝置，并融合現(xiàn)代通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車與人、車、路、后臺(tái)等智能信息交互共享，具備復(fù)雜的環(huán)境感知、智能決策、協(xié)同控制和執(zhí)行等功能，可實(shí)現(xiàn)安全、舒適、節(jié)能、高效行駛，并最終可替代人來(lái)操作的一種技術(shù)。任務(wù)1汽車智能化1.智能汽車的概念

根據(jù)我國(guó)《智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)路線圖》中的解釋，智能網(wǎng)聯(lián)汽車具有兩個(gè)層面的含義：一是智能化，二是網(wǎng)聯(lián)化。

在智能化層面，汽車配備了多種傳感器（攝像頭、超聲波雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)），實(shí)現(xiàn)對(duì)周圍環(huán)境的自主感知，通過(guò)一系列傳感器信息識(shí)別和決策操作，汽車按照預(yù)定控制算法的速度與預(yù)設(shè)定交通路線規(guī)劃的尋徑軌跡行駛。任務(wù)1汽車智能化1.智能汽車的概念

目前行業(yè)內(nèi)通用的分類標(biāo)準(zhǔn)是美國(guó)國(guó)家高速公路交通安全管理局（NHTSA）和美國(guó)汽車工程師協(xié)會(huì)（SAE）進(jìn)行劃分的，它按照智能網(wǎng)聯(lián)汽車的智能化水平將汽車劃分為L(zhǎng)evel0~Level5，下圖是分類標(biāo)準(zhǔn)。任務(wù)1汽車智能化1.智能汽車的概念按照此分類標(biāo)準(zhǔn)，目前大部分ADAS功能僅停留在L2級(jí)別，在部分環(huán)境下可以對(duì)方向盤和加減速進(jìn)行控制，大部分還需要駕駛員操作。L3級(jí)別是可以在一定條件下由系統(tǒng)完成所有的與駕駛相關(guān)的操作，駕駛員只需要提供適當(dāng)應(yīng)答即可。德國(guó)博世（Bosch）公司根據(jù)駕駛員的腳、手、眼睛、腦參與程度劃分了一個(gè)分級(jí)方法。任務(wù)1汽車智能化2.智能汽車結(jié)構(gòu)組成及原理智能網(wǎng)聯(lián)汽車是智能交通系統(tǒng)的核心組成部分，是車聯(lián)網(wǎng)體系的一個(gè)結(jié)點(diǎn)。智能網(wǎng)聯(lián)汽車具備自主的環(huán)境感知能力，通過(guò)車載信息終端實(shí)現(xiàn)與人、車、路、互聯(lián)網(wǎng)等之間的無(wú)線通信和信息交換。智能網(wǎng)聯(lián)汽車涉及汽車、信息、網(wǎng)絡(luò)、通信、控制、交通等多個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)，因此其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。任務(wù)1汽車智能化

環(huán)境感知技術(shù)越來(lái)越成為智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關(guān)鍵核心技術(shù)，車輛需要對(duì)道路周圍環(huán)境進(jìn)行感知，而車輛周圍環(huán)境較為復(fù)雜，實(shí)時(shí)地對(duì)車輛周圍環(huán)境進(jìn)行感知難度較大。智能網(wǎng)聯(lián)汽車需要對(duì)車輛本身狀態(tài)、道路情況、行人情況、交通信號(hào)、交通標(biāo)識(shí)信號(hào)、交通狀況、車輛周圍狀況等進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)與感知。3.智能汽車關(guān)鍵技術(shù)感知類型具體目標(biāo)物車輛本身狀態(tài)車速、方向、行駛狀態(tài)、車輛位置道路道路類型檢測(cè)、道路標(biāo)線識(shí)別、道路狀況行人判斷車輛行駛前方是否有行人以及速度交通信號(hào)自動(dòng)識(shí)別交叉路口的信號(hào)燈交通標(biāo)識(shí)物道路兩側(cè)的各種交通標(biāo)志交通狀況道路交通的擁堵情況、是否發(fā)生交通事故周圍車輛車輛前方、后方、側(cè)方的車輛情況任務(wù)1汽車智能化

高級(jí)駕駛輔助技術(shù)通過(guò)車輛環(huán)境感知技術(shù)和自組織網(wǎng)絡(luò)對(duì)道路、車輛、行人、交通標(biāo)志、交通信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和識(shí)別，并對(duì)識(shí)別信號(hào)進(jìn)行分析處理，傳輸給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，保障車輛安全行駛。高級(jí)駕駛輔助技術(shù)是智能網(wǎng)聯(lián)汽車重點(diǎn)發(fā)展的技術(shù)，其成熟程度和使用多少代表了智能網(wǎng)聯(lián)汽車的技術(shù)水平，是其他關(guān)鍵技術(shù)的具體應(yīng)用體現(xiàn)。高級(jí)駕駛輔助技術(shù)包括3D環(huán)視、后視攝像頭、后視交通警示系統(tǒng)、盲點(diǎn)檢測(cè)、車道偏離警告、智能前照燈控制、交通標(biāo)志識(shí)別、前方碰撞警告、智能車速控制和行人檢測(cè)等，已經(jīng)在寶馬、奧迪等高端品牌車型廣泛應(yīng)用。3.智能汽車關(guān)鍵技術(shù)任務(wù)1汽車智能化

人機(jī)界面技術(shù)，尤其是語(yǔ)音、手勢(shì)識(shí)別和觸屏技術(shù)，在未來(lái)汽車市場(chǎng)上將被大量應(yīng)用。智能網(wǎng)聯(lián)汽車人機(jī)界面的設(shè)計(jì)，最終目的在于提供良好的用戶體驗(yàn)，增強(qiáng)用戶的駕駛樂(lè)趣或駕駛過(guò)程中的操作體驗(yàn)，并在用戶體驗(yàn)和駕駛安全性方面做平衡。未來(lái)的車載信息顯示系統(tǒng)將與智能手機(jī)無(wú)縫對(duì)接，人機(jī)交互方面將有更多的選擇，并根據(jù)個(gè)人喜好自由切換。3.智能汽車關(guān)鍵技術(shù)任務(wù)2汽車輕量化1.汽車輕量化的內(nèi)涵汽車輕量化的技術(shù)內(nèi)涵是：采用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法和有效手段對(duì)汽車產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，或使用新材料在確保汽車綜合性能指標(biāo)的前提下，盡可能降低汽車產(chǎn)品自身重量，達(dá)到減重、降耗、環(huán)保、安全的綜合指標(biāo)。汽車整備質(zhì)量減少100公斤，百公里油耗可降低0.3—0.6升。（1）汽車主流規(guī)格車型持續(xù)優(yōu)化，規(guī)格主參數(shù)尺寸保留的前提下，提升整車結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，降低耗材用量。（2）采用輕質(zhì)材料。如鋁、鎂、陶瓷、塑料、玻璃纖維或碳纖維復(fù)合材料等。（3）采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。如采用有限元分析、局部加強(qiáng)設(shè)計(jì)等。（4）采用承載式車身，減薄車身板料厚度等。任務(wù)2汽車輕量化1.汽車輕量化發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)針對(duì)汽車輕量化的愿景是到2030年，高強(qiáng)度鋼、鎂鋁合金、碳纖維維復(fù)合材料等輕量化材料要取得較大突破、輕量化多材料體系達(dá)到較好的應(yīng)用水平、掌握先進(jìn)的制造和連接工藝技術(shù)、擁有完善的零部件優(yōu)化設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)，掌握材料、性能、成本一體化設(shè)計(jì)能力，大福提升我國(guó)汽車輕量化技術(shù)水平，形成汽車輕量化整車產(chǎn)品和關(guān)鍵零部件自主開發(fā)和生產(chǎn)的能力，輕量化技術(shù)綜合應(yīng)用進(jìn)入國(guó)際先進(jìn)行列，由輕量化帶動(dòng)的節(jié)能減排效果顯著呈現(xiàn)。目標(biāo)2016-2020年2021-2025年2026-2030年整車整備質(zhì)量減低10%減低20%減低30%高強(qiáng)度鋼強(qiáng)度600MPa以上的應(yīng)用要達(dá)到50%第三代汽車鋼達(dá)到白車質(zhì)量的30%2000MPa以上的鋼有一定比例應(yīng)用鋁合金單車用量190kg單車用量250kg單車用量350kg鎂合金單車用量15kg單車用量25kg單車用量45kg碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料碳纖維有一定的用量，成本比2015年下降50%碳纖維使用占車重2%，成本比上階段下降50%碳纖維使用占車重5%，成本比上階段下降50%任務(wù)2汽車輕量化2.汽車輕量化材料高強(qiáng)度鋼定義對(duì)于高強(qiáng)度鋼和超高強(qiáng)度鋼，目前并沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的定義。有人認(rèn)為抗拉強(qiáng)度超過(guò)340MPa的稱為高強(qiáng)度鋼。瑞典將鋼強(qiáng)度級(jí)別分為普通強(qiáng)度鋼(MS)、高強(qiáng)度鋼(HS)和超高強(qiáng)度鋼(EHS)。高強(qiáng)度鋼一般有兩個(gè)分類的依據(jù)：屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度。任務(wù)2汽車輕量化目前，大多數(shù)車型為了提高整車車身的結(jié)構(gòu)安全性，均開始大量采用高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，如圖為華為問(wèn)界車型，該車型中白車身大量使用高強(qiáng)度鋼，占比超過(guò)60%，其中熱成型鋼使用占比達(dá)到19%，搭配籠式車身以及6個(gè)安全氣囊，使得該車型被動(dòng)安全水平優(yōu)異。。2.汽車輕量化材料任務(wù)2汽車輕量化下圖為沃爾沃某款車型的白車身結(jié)構(gòu)示意圖，在車身的A柱、B柱、門檻梁等位置采用了大量的高強(qiáng)度鋼，保證了汽車車身的結(jié)構(gòu)安全性。在發(fā)生碰撞事故后能有效的保護(hù)駕駛員駕駛艙的完整。高強(qiáng)度鋼應(yīng)在外覆蓋件和內(nèi)板件的梁、立柱、加強(qiáng)件等零部件上。2.汽車輕量化材料任務(wù)2汽車輕量化鋁合金具有良好的成形性。鋁合金車體結(jié)構(gòu)主要采用以鋁擠壓型材為主體的空間框架結(jié)構(gòu)，一般用中強(qiáng)鋁材便可滿足要求。擠壓型材主要是采用空心材，除質(zhì)量小、剛性高以外，高溫強(qiáng)度、耐熱性、耐蝕性等也很好，而且可以進(jìn)行焊接、表面處理和彎曲加工。如圖為采用鋁合金材料作為的汽車車身。2.汽車輕量化材料任務(wù)2汽車輕量化鑄造鋁合金具有優(yōu)良的鑄造性能。可根據(jù)使用目的、零件形狀、尺寸精度、數(shù)量、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、機(jī)械性能等各方面的要求和經(jīng)濟(jì)效益選擇適宜的合金和合適的鑄造方法。鑄造鋁合金主要用于鑄造發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體、離合器殼體、后橋殼、轉(zhuǎn)向器殼體、變速器、配氣機(jī)構(gòu)、機(jī)油泵、水泵、搖臂蓋、車輪、發(fā)動(dòng)機(jī)框架、制動(dòng)鉗、油缸及制動(dòng)盤等非發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件。2.汽車輕量化材料任務(wù)2汽車輕量化鎂合金材料具有極好的鑄造流動(dòng)性能，因此，非常適合于制造橫拉桿之類的薄壁結(jié)構(gòu)件和大面積的車輛內(nèi)部結(jié)構(gòu)件，如車門和前、后艙蓋等。金屬鎂的物理化學(xué)特性使其比鋁更適合壓鑄大型部件，比如轉(zhuǎn)向軸、橫梁、變速器殼體等。如圖為采用鎂鋁合金材料制造的鎂鋁合金氣缸體。2.汽車輕量化材料任務(wù)2汽車輕量化碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料密度小，設(shè)計(jì)靈活美觀，易成形，耐腐蝕，隔熱隔電，耐沖擊，抗振，易于涂裝，且強(qiáng)度高、彈性模量高，具有和金屬材料相近的力學(xué)性能，在一定條件下有金屬薄板所不能比擬的優(yōu)點(diǎn)。圖所示為某款碳纖維車身，2個(gè)成年人即可輕松抬起。2.汽車輕量化材料任務(wù)3新能源汽車1.認(rèn)識(shí)新能源汽車混合動(dòng)力汽車中有一類增程式電動(dòng)汽車，該類型車上發(fā)動(dòng)機(jī)作為增程器發(fā)電給動(dòng)力電池充電從而提升續(xù)航。增程式電動(dòng)汽車REEV是一種在純電動(dòng)模式下可以達(dá)到其所有的動(dòng)力性能，而當(dāng)車載可充電儲(chǔ)能系統(tǒng)無(wú)法滿足續(xù)航里程要求時(shí)，打開車載輔助供電裝置為動(dòng)力系統(tǒng)提供電能，以延長(zhǎng)續(xù)航里程的電動(dòng)汽車，且改車載輔助供電裝置與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)沒(méi)有傳動(dòng)軸（帶）等傳動(dòng)連接。目前市場(chǎng)上的品牌例如理想、華為問(wèn)界均采用該技術(shù)模式，如圖5-26所示為理想ONE車型，目前，理想品牌憑借其優(yōu)異的駕乘體驗(yàn)、人性化的設(shè)計(jì)獲得了越來(lái)越多的消費(fèi)者認(rèn)同，單月銷量已經(jīng)連續(xù)破萬(wàn)。任務(wù)3新能源汽車華為問(wèn)界車型搭載HUAWEIDriveONE純電驅(qū)增程平臺(tái)，采用先進(jìn)智能油冷技術(shù)，動(dòng)力系統(tǒng)更加安全可靠。四驅(qū)智駕版前后驅(qū)峰值功率達(dá)365kW，峰值扭矩達(dá)675N·m，整車0-100km/h加速可達(dá)4.4秒，并且消除了駕駛員的里程焦慮。該車型憑借出色的駕駛輔助系統(tǒng)、流暢好用的華為鴻蒙智能座艙系統(tǒng)、全鋁合金底盤等配置，也獲得了消費(fèi)者的認(rèn)同。如圖為華為問(wèn)界M5車型。任務(wù)3新能源汽車目前主流的混合技術(shù)路線是采用發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)串并聯(lián)的方式，發(fā)動(dòng)機(jī)既可發(fā)電也可以直接驅(qū)動(dòng)車輪，根據(jù)車輛形式的工況進(jìn)行切換。如圖5-29所示為比亞迪DM-I混合動(dòng)力系統(tǒng)，該系統(tǒng)以電為主，在行駛中盡量多用電、少用油、高效用油，整車零百公里加速比同級(jí)燃油車快2-3秒，整車虧電油耗低至3.8L，并且行駛過(guò)程中超級(jí)靜謐，達(dá)到純電動(dòng)汽車級(jí)別，操控性能上采用電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向，操控平順。任務(wù)3新能源汽車燃料電池電動(dòng)汽車FCEV是一種以燃料電池系統(tǒng)作為單一動(dòng)力源或者是以燃料電池系統(tǒng)與可充電儲(chǔ)能系統(tǒng)作為混合動(dòng)力源的電動(dòng)汽車。其電池能量是通過(guò)氫氣和氧氣之間的化學(xué)反應(yīng)作用直接轉(zhuǎn)變成電能，而不是經(jīng)過(guò)燃燒。燃料電池的化學(xué)反應(yīng)過(guò)充不會(huì)產(chǎn)生有害產(chǎn)物，是一種理想的無(wú)污染汽車。其常見(jiàn)結(jié)構(gòu)圖如圖5-30所示，氫能作為一種理想的能量，其反應(yīng)生成的位置是水，無(wú)污染。任務(wù)3新能源汽車目前國(guó)內(nèi)對(duì)于燃料電池汽車的研究較多，部分車企已經(jīng)推出了燃料電池汽車車型，如圖所示為長(zhǎng)安汽車深藍(lán)SL07燃料電池版本，該車的續(xù)航里程達(dá)到730公里，采用氫氣補(bǔ)能，補(bǔ)能時(shí)間僅為3分鐘。氫燃料電池汽車的補(bǔ)能方式在基礎(chǔ)供應(yīng)設(shè)施部分還不完善，氫能與空氣混合易爆炸，并且會(huì)對(duì)腐蝕金屬，產(chǎn)生“氫脆”現(xiàn)象，并且目前制取氫氣的方法仍然以電解水為主，這種方式耗能較大，但隨著技術(shù)研究的深入，未來(lái)氫能的利用存在廣闊空間。任務(wù)3新能源汽車2.新能源汽車結(jié)構(gòu)電動(dòng)汽車的核心結(jié)構(gòu)主要包括動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和整車控制系統(tǒng)三部分，此外還有車輛輔助控制系統(tǒng)以及動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)等。如圖所示，動(dòng)力電池是整車高壓來(lái)源，為整車提供電能。任務(wù)3新能源汽車2.新能源汽車結(jié)構(gòu)新能源汽車的高壓部件主要包括動(dòng)力電池、電池管理器BMS、整車控制器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及電機(jī)控制器、高壓分線盒、DC/DC轉(zhuǎn)換器、車載充電機(jī)、充電口等。任務(wù)3新能源汽車2.新能源汽車結(jié)構(gòu)動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)是一個(gè)集成的動(dòng)力能量系統(tǒng)，它通過(guò)CAN總線與整車控制系統(tǒng)、充電機(jī)、電機(jī)控制器等部件進(jìn)行通訊，并協(xié)同工作完成車輛的正常行駛。任務(wù)3新能源汽車2.新能源汽車結(jié)構(gòu)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的心臟，主要由驅(qū)動(dòng)電機(jī)和電機(jī)控制器組成。目前主流車型主要采用永磁同步電機(jī)，利用旋轉(zhuǎn)變壓器來(lái)檢測(cè)電機(jī)的位置與速度，用電機(jī)控制器中的IGBT模塊來(lái)產(chǎn)生三相交流電驅(qū)動(dòng)電機(jī)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)一般需要通過(guò)減速器再連接半軸，如圖5-37所示。目前很多車企為了節(jié)省空間，會(huì)把驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電機(jī)減速器、電機(jī)控制器、DC/DC轉(zhuǎn)換器、整車控制器、車載充電機(jī)、高壓分線盒、PTC控制器集成在一個(gè)模塊中。任務(wù)3新能源汽車2.新能源汽車結(jié)構(gòu)整車控制器通過(guò)采集駕駛信號(hào)判斷操縱者的意愿，根據(jù)車輛實(shí)時(shí)行駛情況、動(dòng)力蓄電池以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作狀態(tài)合理分配動(dòng)力，使車輛運(yùn)行在最佳狀態(tài)。整車控制器是整車正常運(yùn)行的核心部件，負(fù)責(zé)整車各個(gè)子模塊的協(xié)調(diào)、通信與控制作用。任務(wù)3新能源汽車2.新